廈門阿米控技術有限公司

本文簡述了內(nèi)水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)變化發(fā)展歷史和變化過程，對計算機監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元的結(jié)構(gòu)發(fā)展方向進行了探討。重點探討了近幾年開始應用PLC直接上網(wǎng)LCU結(jié)構(gòu)及其特點，主要討論了在該種模式下智能設備接入的方式、速率、可靠性、編程的復雜性、可接入設備的數(shù)量等方面的特點。本文通過比較分析的方法對這些問題作了比較詳細的探討，并得到下面結(jié)論：（1）PLC直接上網(wǎng)的LCU結(jié)構(gòu)優(yōu)于經(jīng)過工控機上網(wǎng)LCU結(jié)構(gòu)；（2）智能設備以直接接入PLC現(xiàn)地總線方式*好；（3）智能設備經(jīng)串口轉(zhuǎn)換接入PLC或經(jīng)串口直接上網(wǎng)方式，具有普遍應用意義；（4）智能設備直接上網(wǎng)是很有前途的方式。本文也討論了在PLC直接上網(wǎng)模式下，如何實現(xiàn)CPU、輸入、輸出、電源和機箱聯(lián)接電纜等冗余策略，為大型、特大型水電廠實現(xiàn)無人值班的目標，提供了可借鑒的方法。KRC4 00-168-334

關鍵詞：水電廠  無人值班  計算機監(jiān)控系統(tǒng)   現(xiàn)地控制單元   結(jié)構(gòu)   

Research on  Structure Development of  Local Control Uints of Computerized Supervision and Control System

Liu  Xiaobo

（Department of Automation，IWHR   100038 ）

Abstract：This paper reviews the development history and process of local control units of Computerized Supervision and control system，researches the development direction of LCU structure ,focuses its attention on the structure of  LCU structure  of PLC linking to local area net directly and its characteristics． It compares different methods of intellective devices linking to LCU in their modes, speed, stability, program complexity and the number of linking intellective devices. After discussion, the author gets results: (1) the structure of PLC linking to LAN is better than the structure of IPC linking to LAN. (2) the  mode of intellective devices joints LCU through PLC field bus is better. (3) intellective  devices joints LCU through PLC serial ports or intellective devices joints to LAN through PLC serial ports may apply in every PLC. (4) the mode of intellective devices joints to LAN directly  will be promising in the future .It discusses the redundancy strategy on how to realize  input，output，power，CPU in the mode new structure．This helps huge and cadreman hydropower plants to realize the target of no-man on duty.

Keywords: Hydropower plant, No-man on duty, Computerized Supervision and control system, Local control units, Structure.

    自從二十世紀八十年代中期，計算機監(jiān)控系統(tǒng)在水電廠開始應用以來，它在水電廠應用越來越廣泛。新建電廠大多數(shù)都采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)與新機組同步投運，絕大多數(shù)沒有采用監(jiān)控系統(tǒng)的老水電廠已經(jīng)或正在進行以計算機監(jiān)控系統(tǒng)為中心的綜合自動化改造。計算機監(jiān)控系統(tǒng)是水電廠創(chuàng)內(nèi)一流水電廠基礎，更是創(chuàng)際一流水電廠，實現(xiàn)“無人值班，關門運行"的前提條件。

    隨著計算機監(jiān)控系統(tǒng)在內(nèi)水電廠應用不斷擴大，計算機監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也在不斷地變化發(fā)展。近一二十年，計算機按照摩爾定律迅速發(fā)展，對監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展影響很大。論文作者從事計算機監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元（以下簡稱LCU）研制工作，愿意將近來LCU結(jié)構(gòu)變化趨勢與大家共同分析探討，希望同行專家能多提寶貴意見。

1．計算機監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)發(fā)展情況

    在二十世紀八十年代初期，水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)處在探索階段。其典型的結(jié)構(gòu)是集中式結(jié)構(gòu)。這主要受當時硬件資源的限制。當時可供選擇的計算機設備種類少且價格高，限制了其它結(jié)構(gòu)方式的發(fā)展。其主要缺點是靈活性差、可靠性差、實時性差。

    到二十世紀九十年代中期，逐漸形成現(xiàn)在計算機監(jiān)控普遍采用的模式：分層、分布、開放。目前，公司的產(chǎn)品已達到全分層、全分布、全開放、面向?qū)ο?。所謂分層是指計算機監(jiān)控系統(tǒng)按功能分成現(xiàn)地控制層、廠站控制層、梯調(diào)（或集中）控制層（根據(jù)實際需要設立該控制層）。現(xiàn)地控制層的功能是現(xiàn)地數(shù)據(jù)的采集并上送給廠站控制層及梯調(diào)控制層（以下將廠站控制層、梯調(diào)或集中控制層簡稱為上位系統(tǒng)），根據(jù)指令或自啟動執(zhí)行順控流程。監(jiān)控系統(tǒng)的實時性主要由現(xiàn)地控制層來保證，因此它要具有非常好的實時性和很高的可靠性。廠站控制層根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)運行工況，由運行人員對現(xiàn)場設備發(fā)出控制命令（設備不成組），或根據(jù)負荷曲線或根據(jù)電網(wǎng)頻率變化自動進行控制（設備成組情況）。梯調(diào)（或集中）控制層是廠站層的延伸，在流域梯級電站或電站群的情況下設立，負責所管轄電站的經(jīng)濟運行和統(tǒng)一調(diào)度。上位系統(tǒng)要求具有良好的人機聯(lián)系手段，完善的功能，較高的運算速度，長期穩(wěn)定運行的性能，較強的與其它系統(tǒng)聯(lián)接或通訊能力。分布是指將現(xiàn)地控制層依據(jù)現(xiàn)場設備分成一個一個單元，每個單元建立相對獨立LCU。在水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中，一般每臺機組設一個LCU，開關站、公用設備、廠用電設備、大壩等依據(jù)控制設備的多少、設備的布置及資金情況設一個LCU或若干個LCU。分布使監(jiān)控系統(tǒng)功能得到分散，各層有各層的功能，根據(jù)各層功能要求設置各層設備，使不同層計算機設備的性能得到充分發(fā)揮。分布使現(xiàn)地設備的控制彼此獨立，有利于設備獨立運行、方便維護檢修。分層、分布使計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能分配合理，可靠性提高，設備維護檢修非常方便。開放（性）主要指監(jiān)控系統(tǒng)的軟件適應硬件的程度，以及監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)點可擴展性。實踐證明，計算機監(jiān)控系統(tǒng)的分層、分布、開放的模式是正確的，是經(jīng)得起時間考驗的。